7960661683

2.1. Układ ze "ustalonym prądem bazy"

cc

Na rys. 1. pokazano jeden z wielu praktycznych układów polaryzacji tranzystora bipolarnego. Sformułowanie "ustalony prąd bazy" jest może trochę na wyrost, ale z praktycznego punktu widzenia można śmiało uznać, że prąd bazy faktycznie jest ustalony.

Ale co go właściwie ustala? Otóż prąd bazy I_B jest równy prądowi I_RB opornika R_B (to po prostu ten sam prąd: 1_B=1_RB). No to sprawdźmy, jaka jest wartość tego prądu. Najpierw potrzebujemy określić spadek napięcia U_RB na rezystorze R_B. To proste: spadek napięcia na R_B wynosi U_RB ⁼ U_CC-U_BEP. Napięcie zasilania U_C(: jest podane (10 V), a U_BEP ~ 0.7V. Więc po prostu U_RB ~ 9.3V. No to już możemy określić prąd opornika (prawo Ohma): 1_RB = U_rb/R_b. Jeśli znamy parametr 13 użytego tranzystora, to 1(- = B*I_b (ostatni wzór jest słuszny, o ile tranzystor nie jest nasycony).

2.1.1 Zadanie typu projektowanie układu z rys. 1.    ..    ,    , ,    ....    ..

„    Rys. 1. Układ z "ustalonym"

Proces proiektowama układu sprowadza się do obliczenia rezys-    * .    ,

* j    ¹    ^    nranem nM7v

tancji R_b i R( na podstawie żądanych wartości prądu kolektora l< oraz napięcia U_CE. Do obliczeń potrzebna jest również wartość parametru 13.

Załóżmy przykładowe wartości: I_c = Im A, U_CE = 6V, B = 200. I_{: jest zadane, więc można obliczyć potrzebny prąd bazy I_B: 1_B= I_c./B, w naszym przykładzie 1_B = lmA/200, I_B = 5pA. A więc przez opornik R_B musi płynąć 5uA. Liczymy spadek napięcia na oporniku R_B: U_RB = U_CC-U_BEP.

Wartość U_BEP znamy (wprawdzie tylko w przybliżeniu): U_BEP ~ 0.7V. A więc spadek napięcia⁴ U_RB « 10V-0.7V ~ 9.3V. To pozwala obliczyć wartość R_B: R_B = U_RB/I_B czyli 9.3V/5pA, więc R_B ~ 1.8MO.

Pozostaje policzyć R<. Potencjał kolektora U_c (U_c jest tu akurat równe U_CE) jest zadany (6V) i prąd I< też jest zadany (ImA). Spadek napięcia na R₍ jest prostą różnicą potencjałów: U_R{. = U_cc-U_c, czyli 10V-6V=4V. Stąd R_c = 4V/lmA = 4kLl

2.1.2 Zadanie typu "obliczenie p. pracy" (układ z tys. 1.)

Zadanie "odwrotne" do poprzedniego polega na policzeniu punktu pracy (I< i U_CE) na podstawie danych układu. W takim wypadku muszą być znane wartości R_B, R_c, U_cc oraz B). Przykładowe wartości: niech np.

R_B=1MŚ2, R_c=lkH, U_CC=20V, B=300.

Obliczamy I_B: I_B « (U_(:c-U_BEP)/R_B * (20V-0.7V)/1MO « 20pA.

Możemy już policzyć 1^-: I_(: = B*I_b ~ 300*20pA = 6mA.

Spadek napięcia U_RC na oporniku R^.: U_R(: = I_(:*R_<. = 6mA* lk£2 = 6V.

Stąd potencjał kolektora U_c = U_C(:-U_RC = 20V-6V=14V.

Ostatecznie 1₍. = 6mA, U_CE = 14V.

Układ z rys. 1. jest prosty i łatwo się liczy, jednak ma dość poważną wadę praktyczną. Tą wadąjest bezpośrednia zależność p. pracy od parametru B. Trzeba pamiętać, że B ma bardzo duży rozrzut międzyegzemplarzowy. Np. dla tranzystorów BC109 wzmocnienie prądowe B może przyjmować wartości od 110 do 800 (prawie 8-krotna zmiana!). Gdyby w powyżej policzonym przykładzie zmienić tranzystor na taki, który ma akurat B = 800, to prąd kolektora musiałby wzrosnąć 4-kromie: I_(; = B*I_b = 800*5pA, czyli ^ musiałby być równy 4mA. Musiałby, ale tej wartości nie osiągnie, gdyż U_R(: = I_C*R_C =

4mA*4k£2 = 16V byłoby większe od U_CC=10V. Oznacza to, że tranzystor się nasyci'.

Jak widać, w układzie z "ustalonym" prądem bazy możliwa jest nie tylko zmiana punktu pracy z zakładanego na trochę inny, a może nastąpić wejście tranzystora w^r inny stan pracy (miał być aktywny, a jest nasycony).

Ten bezpośredni, silny wpływ parametru B na p. pracy wyklucza w większości przypadków stosowanie układu ze "stałym prądem bazy"; dotyczy to zwłaszcza produkcji seryjnej.